能量量子化 导学案.doc

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1、课题：能量量子化 学 习 内 容个 性 笔 记【学习目标】1了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射；2了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系；3了解能量子的概念。【学习重点】黑体辐射的实验规律；能量子的概念。【学习过程】一黑体与黑体辐射思考与讨论：当你坐在火炉旁时有什么感觉？为什么会有这种感觉？ 阅读教材P27内容，完成以下内容。1.热辐射： 。热辐射的主要成分:室温时波长较长的电磁波；高温时波长较短的电磁波。例如：铁块温度升高时,从看不出发光到暗红到橙色到黄白色2.黑体：某种物体能够 吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是 ，简称 。黑体模型一般材

2、料的物体，辐射的电磁波除与 有关，还与 的种类及 状况有关。不透明的材料制成带小孔的的空腔，此小孔可近似看作黑体。 如图所示。【温馨提示】黑体看上去不一定是黑的，只有当其自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看做黑体的物体由于由较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔，一些发光物体（太阳、白炽灯灯丝）也被当做黑体处理。二黑体辐射的实验规律研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。物理学家通过实验得出了它的实验规律，请同学们阅读教材“黑体辐射的实验规律”相应内容并完成以下内容:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都

3、有 。另一方面，辐射强度的极大值向波长较 的方向移动。在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。实验瑞利-琼斯线维恩线T=1646k三。能量子：超越牛顿的发现利用已有的理论解释黑体辐射的规律，导致了荒谬的结果。必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。请同学们阅读教材P28至P29内容，回答以下内容。1. 能量子定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的 。即：能的辐射或者吸收只能是

4、。这个不可再分的最小值叫做 。2.能量大小：=h，其中是电磁波的频率，h称为 常量。h= 。3.能量的量子化：与宏观世界对能量认识的比较：（以弹簧振子为例）对于弹簧振子的情况，我们说能量值是连续的；而普朗克的假设则认为微观粒子的能量是_的，或说微观粒子的能量是_的,这种现象叫能量的量子化。思考:如果知道了一个箱子的体积，里面装满了苹果，我们用苹果的密度乘以箱子的体积（用连续性的观点处理），其重量会大于实际重量，我们只有把苹果想成量子化的，才能与实际吻合。又比如，人就是量子化的，不能说某个家庭有2.2个小孩，因为一个小孩就是一个基本单位；楼梯也是量子化的，一个人上楼梯，他可以一次上一阶、或者两阶

5、，但他绝不可能上一阶半且固定在哪里。说说你心中的连续性与量子化有什么区别？四巩固训练1对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是 ( )A温度 B材料 C表面状况 D质量.（2011江苏）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（）以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（） A.物体的长度 B.物体所受的重力 C.物体的动能 D.人的个数光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400-760nm。400nm、760nm电磁辐射的能量子的值是多少？（注： 其中c为光速，为波长）.人体表面辐射本领的最大值在波长为940m处，对应的是何种辐射？能量子的值为多大？.在一杯开水中放入一

6、支温度计，开水静置室内，可以看到开水的温度是逐渐降低的。既然从微观的角度来看开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？【知识链接】19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声-等都遵循的规律-能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈

7、的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。然而， 事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路， 柳暗花明又一村”。1900.10.19 普朗克在

8、德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍 E=n n=1,2,叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数能量量子化；对于频率为n的谐振子，最小能量为： =h n；h=6.62610-34JS -普朗克常数。普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了一大难题。